장시간 공침·수전해 시험의 연동펌프 원격 제어
— RS485 MODBUS·DB15로 pH 연동·기록하기
글 요약
핵심장시간 실험은 RS485 MODBUS로 PC가 펌프를 직접 읽고 쓰는 구성이 기본
사례공침 pH 연동 NaOH 투입, 수전해·흐름전지 내구 시험 순환
비교전면 패널 · DB15 외부 제어 · RS485 MODBUS
며칠씩 도는 공침·수전해 시험은 펌프를 RS485 MODBUS로 PC에 묶는 것이 가장 확실합니다. PC가 pH·전압 같은 측정값을 보고 펌프 속도를 바꾸고, 회전수·운전 상태를 같은 시간축에 기록할 수 있습니다. 단순 시작·정지만 외부 신호로 하려면 BT100S의 DB15 외부 제어로도 충분합니다.
연동펌프 실전 시리즈(배터리·에너지 랩) 4편입니다. 3편 튜브 재질 — 카보네이트·KOH·바나듐·NMP 액체별 표에 이어, 이번 편은 장시간 시험 원격 제어 — RS485 MODBUS·DB15입니다. 다음 편은 다채널 헤드 vs 펌프 여러 대 — 공침 3액·RFB 2라인.
장시간 실험에서 원격 제어가 필요한 이유
- 공침 pH — 전구체 입자 모양·탭밀도가 pH 범위에 민감, 반응 중 NaOH 투입량을 계속 조정해야 함
- 내구 시험 — 수전해·흐름전지 순환을 수백 시간 유지, 사람이 지키지 못하는 시간대의 상태 기록 필요
- 같은 시간축 — 펌프 회전수·전압·pH를 한 파일에 남겨야 이상 원인 추적 가능
- 재현성 — 손으로 돌린 다이얼 값 대신 PC가 보낸 설정값이 그대로 기록
공침에서 구형·고밀도 수산화물 입자가 자라는 pH 범위는 금속 조성마다 다르다는 것이 잘 알려져 있습니다(van Bommel & Dahn, 2009). 그래서 NaOH 펌프는 «정해진 유량»이 아니라 «pH를 맞추는 유량»으로 돌리는 구성이 많습니다.
이럴 때 이걸 — 제어 방식 선택 가이드
| 상황 | 방식 | 이유 |
|---|---|---|
| 짧은 실험, 유량 고정 | 전면 패널 | 설정 후 시작·정지만 하면 충분 |
| 다른 장비 신호로 시작·정지만 | DB15 외부 제어(BT100S) | 배선만으로 연동, 프로그램 불필요 |
| pH·전압을 보고 유량을 바꿈 | RS485 MODBUS | PC가 측정값을 읽고 속도 명령을 보냄 |
| 펌프 여러 대 + 기록 | RS485 MODBUS 한 줄에 여러 대 | 주소만 다르게 주면 한 통신선에 여러 대 연결 |
| MFC·퍼니스까지 한 화면 | RS485 MODBUS 통합 제어 | 같은 방식의 장비를 한 프로그램에서 관리 |
기준별 비교표
| 기준 | 전면 패널 | DB15 외부 제어 | RS485 MODBUS |
|---|---|---|---|
| 유량 자동 변경 | 불가 | 모델 사양 확인 | 가능 |
| 상태·회전수 읽기 | 눈으로 확인 | 제한적 | 가능 |
| 여러 대 연결 | 대당 조작 | 대당 배선 | 한 통신선에 주소로 구분 |
| 필요한 것 | 없음 | 외부 신호 배선 | USB-RS485 변환기 + 제어 프로그램 |
| 지원 모델 | 전 모델 | BT100S | BT100S, BT101S, BT103S 등 |
| 대표 용도(요약) | 짧은 실험 | 단순 연동 | 장시간·피드백·다채널 기록 |
지원 모델은 실험셋업연구소 리드플루이드 제품 상세페이지 사양 기준. MODBUS RTU는 한 통신선에서 장치 주소로 여러 대를 구분하는 방식(일반 규격).
공침 pH 연동 구성 예
- 펌프 1 — 금속염 용액, 유량 고정(체류시간 기준)
- 펌프 2 — 암모니아수, 유량 고정
- 펌프 3 — NaOH, PC가 pH계 값을 읽어 속도 조정
- PC — USB-RS485 변환기 하나로 펌프 3대 주소 지정, pH·회전수·누적 투입량을 1초~수십 초 간격 기록
- 안전 정지 — pH가 범위를 벗어나거나 통신이 끊기면 NaOH 펌프 정지
구성 예는 실험셋업연구소 셋업 기준이며 제조사 고유 규정이 아님. 펌프 대수·채널 구성은 5편에서 다룸.
구매 전 확인 사항
제품 사양에서 확인되는 사실
- BT100S — RS485 MODBUS + DB15 외부 제어 인터페이스
- BT101S·BT103S — RS485 / MODBUS
- 회전수 분해능 0.1 rpm(100 rpm 이하) — 피드백 제어에서 미세 조정 단위
일반적으로 권장되는 운용 관행(제조사 고유 규정 아님)
- 통신선은 전원선과 떨어뜨려 배선, 긴 거리면 종단 저항 확인
- 프로그램이 멈춰도 위험하지 않은 쪽(정지)으로 기본값 설정
- 수백 시간 시험은 튜브 마모로 유량이 변하므로 중간 보정 시점을 일정에 포함
자주 묻는 질문
Q. PC 없이 pH 컨트롤러로 펌프를 직접 돌릴 수 있나요?
pH 컨트롤러의 출력 신호로 시작·정지만 하는 단순 연동은 DB15 외부 제어로 가능합니다. pH에 따라 속도를 연속으로 바꾸고 기록까지 하려면 RS485 MODBUS로 PC나 PLC에 연결하는 편이 확실합니다.
Q. 펌프 여러 대를 한 PC에 연결하려면 포트가 여러 개 필요한가요?
RS485 MODBUS는 한 통신선에 여러 대를 연결하고 장치 주소로 구분합니다. USB-RS485 변환기 하나로 여러 대를 제어할 수 있습니다.
Q. 제어 프로그램은 직접 만들어야 하나요?
공개된 MODBUS 도구로 기본 제어는 가능하지만, pH 연동·기록·안전 정지까지 묶으려면 맞춤 프로그램이 편합니다. 실험셋업연구소에서 펌프·MFC·퍼니스 통합 제어를 구성해 드립니다.
측정 장비와 펌프 대수를 알려주시면 제어 구성을 짜 드립니다
공침 pH 연동, 수전해·흐름전지 내구 시험 기록처럼 장시간 실험은 통신 구성이 실험 성공률을 좌우합니다. 장비 목록을 남겨주시면 배선·프로그램까지 포함해 견적을 드립니다.
조건 남기고 조합 받기 →참고
지원 통신 방식은 실험셋업연구소 리드플루이드 제품 상세페이지 사양 기준입니다.A. van Bommel, J. R. Dahn, "Analysis of the Growth Mechanism of Coprecipitated Spherical and Dense Nickel, Manganese, and Cobalt-Containing Hydroxides in the Presence of Aqueous Ammonia," Chem. Mater. 21, 1500–1503 (2009). DOI: 10.1021/cm803144d — 공침 pH가 입자 성장에 미치는 영향 근거.